USB的掛起和喚醒 (Suspend and Resume)

USB協議的第9章講到USB可見設備狀態[Universal Serial Bus Specification, Section 9.1.1, Pg 239],分爲連接(Attached),上電(Powered),默認(Default),地址(Address),配置(Configured)和掛起(Suspended)6個狀態。所謂可見,即USB系統和主機可見的狀態,其他狀態屬於USB設備內部而不可見。其中有關電源的,大致可分下面三類:
1. 連接狀態(Attached):設備連接,但未提供電源。
2. 上電狀態(Powered):設備被複位(Reset),或者說處於地址、配置狀態。(參見USB枚舉過程,USB Specification, page 241)

3. 掛起狀態(Suspended):3 ms未見總線活動而處於省電狀態,設備不可用,但仍然保持原有的USB地址和配置。

設備的掛起
我們知道,在USB系統中,正常狀態下hub或root hub會一直週期性地發送SOF包(Start Of Frame,全速USB每1ms發送一個,高速USB則是125µs發送一個)。根據USB協議,如果USB線上一直處於空閒(Idle)狀態超過3ms,設備應該把它當作一個掛起(Suspended)信號,要求設備在10ms內進入掛起狀態,並把設備所需的電流大小降到規定的值(對於low-power設備,要求是500 µA,而對於high-power或支持遠程喚醒(remote wakeup)功能的設備是2.5mA【Section 7.2.3, Pg176】)。在掛起狀態中,設備必須繼續向數據項D+/D-的上拉電阻提供電壓以維持Idle狀態。而對於USB2.0高速設備,還有些額外的要求:
1. 高速設備在收到掛起信號(3ms空閒)後,應在0.125ms內切換到全速狀態,也就是說要把終端電阻移除,並在D+數據線上重新掛上1.5k上拉電阻。
2. 設備在隨後的100-875µs內檢測數據線上的狀態。如果該狀態是一個Full speed J,那麼說明host發下來的是一個掛起信號;如果此時該狀態是SE0,說明是host drive數據線D+到0,這是一個復位信號(復位信號會持續至少10ms時間)。
  要注意的是高速設備在掛起狀態時處於高速模式,只是所用的是全速信號。一旦從掛起狀態恢復回來,會馬上進入高速工作狀態而無需進行復位操作。

 

 如上圖所示,Host在a點停止發送SOF,系統處於SE0狀態,b點是3ms時間點,之後的125µs內,設備移除終端電阻,並掛上1.5k上拉。此時如host發送的是suspend信號,那它就不會不drive D+數據線,導致D+被設備拉高,形成一個Full Speed J狀態。在c點之後100-875µs內設備檢測此時host行爲,發現是suspend信號,設備內部進入低功耗的掛起(suspend)狀態。(假如hsot發送的是復位信號,那麼當設備在c點掛1.5k電阻之後,由於host對D+線的drive作用,D+線無法被拉高,仍然處於SE0狀態,設備在c點之後的檢測,發現的還是SE0狀態,等到10ms後就可判斷這是一個復位信號,進行設備復位操作。)


設備的喚醒
  設備處於掛起狀態時,任何總線上的活動(非空閒信號)都可以把設備喚醒/恢復,從而退出低功耗模式。(同樣,設備也可以換醒host,比如電腦待機時通過USB鍵盤來換醒主機,這種功能稱之爲“遠程喚醒”(remote wakeup),不在本文的討論範圍內。)
  因爲設備掛起時處於全速信號,在當host需要把將設備退出suspend狀態時,需要先發送一個持續時間超過20ms的Fulll Speed K狀態。設備看到K狀態結束的1.3us內醒過來,而host需要在3ms內發送uSOF信號以維持正常的高速信號模式,否則設備又將進入suspend。如下圖所示:

 

 

本文純屬轉載,原文地址:USB的掛起和喚醒

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